Nghiên cứu xử lý amoni (NH4+ N) trong nước bị ô nhiễm bằng than sinh học biến tính sản xuất từ phế phụ phẩm nông nghiệp (tt)

Nghiên cứu xử lý amoni (NH4+ N) trong nước bị ô nhiễm bằng than sinh học biến tính sản xuất từ phế phụ phẩm nông nghiệpNghiên cứu xử lý amoni (NH4+ N) trong nước bị ô nhiễm bằng than sinh học biến tính sản xuất từ phế phụ phẩm nông nghiệpNghiên cứu xử lý amoni (NH4+ N) trong nước bị ô nhiễm bằng than sinh học biến tính sản xuất từ phế phụ phẩm nông nghiệpNghiên cứu xử lý amoni (NH4+ N) trong nước bị ô nhiễm bằng than sinh học biến tính sản xuất từ phế phụ phẩm nông nghiệpNghiên cứu xử lý amoni (NH4+ N) trong nước bị ô nhiễm bằng than sinh học biến tính sản xuất từ phế phụ phẩm nông nghiệpNghiên cứu xử lý amoni (NH4+ N) trong nước bị ô nhiễm bằng than sinh học biến tính sản xuất từ phế phụ phẩm nông nghiệpNghiên cứu xử lý amoni (NH4+ N) trong nước bị ô nhiễm bằng than sinh học biến tính sản xuất từ phế phụ phẩm nông nghiệpNghiên cứu xử lý amoni (NH4+ N) trong nước bị ô nhiễm bằng than sinh học biến tính sản xuất từ phế phụ phẩm nông nghiệpNghiên cứu xử lý amoni (NH4+ N) trong nước bị ô nhiễm bằng than sinh học biến tính sản xuất từ phế phụ phẩm nông nghiệp

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC BÁO CÁO TĨM TẮT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC NGHIÊN CỨU XỬ LÝ AMONI (NH4+-N) TRONG NƢỚC BỊ Ơ NHIỄM BẰNG THAN SINH HỌC BIẾN TÍNH SẢN XUẤT TỪ PHẾ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP Mã số: ĐH2017 - TN06 - 05 Chủ nhiệm đề tài: TS Văn Hữu Tập ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Thái Nguyên, 2/2019 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIAHỌC ĐỀ TÀI VÀ ĐƠN VỊ TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA PHỐI HỢP I Những thành viên tham gia nghiên cứu đề tài TT Họ tên Đơn vị công tác Nội dung nghiên cứu cụ thể đƣợc Chữ lĩnh vực giao ký chuyên mơn Giảng viênBÁO khoa CÁO TĨM TẮT Tài Ngun - Theo dõi quan trắc thí nghiệm ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC TS Kiều Môi trƣờng, hấp phụ than sinh học Quốc Lập Trƣờng Đại học - Viết báo cáo đánh giá khả Khoa học - Đại hấp phụ than sinh học học Thái Nguyên Giảng viên khoa - Lên kế hoạch thiết kế thí nghiệm + NGHIÊN CỨU XỬ LÝ (NH -N) TRONG NƢỚC BỊ Tài Nguyên vàAMONI - Thiết kế bố trí thí nghiệm cột hấp ThS Mơi trƣờng, phụ PTN ÔNguyễn NHIỄM BẰNG THAN HỌC BIẾN TÍNH SẢN XUẤT Trƣờng Đại học SINH - Viết báo cáo tổng hợp Phân tích, Thu Huyền Khoa học - Đại đánh giá khả hấp phụ than TỪ PHẾ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP học Thái Nguyên sinh học ThS Nguyễn Thị Tuyết Giảng viên khoa - Chuẩn bị nƣớc chứa amoni cho Tài Nguyên thí nghiệm Mơi trƣờng, - Theo dõi thí nghiệm Trƣờng Đại học - Phân tích hàm lƣợng amoni Khoa học - Đại dung dịch hấp phụ thí học Thái Nguyên Mã số: ĐH2017 nghiệm.- TN06 - 05 II Đơn vị phối hợp Tên đơn vị Nội dung ngồi nƣớc nghiên cứu Viện Cơng nghệ Mơi trƣờng – Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam phối hợp Họ tên ngƣời đại diện Chủ nhiệm đề tài Triển khai phân tích thành phần hóa học, cấu trúc PGS.TS Trịnh Văn Tuyên mẫu than sinh học biến tính sản xuất từ lõi ngơ TS Văn Hữu Tập Thái Nguyên, 2/2019 THÁI NGUYÊN, 2018 DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA ĐỀ TÀI VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP THỰC HIỆN I Những thành viên tham gia nghiên cứu đề tài Đơn vị công tác Nội dung nghiên cứu cụ thể lĩnh vực chuyên đƣợc giao môn TT Họ tên - Theo dõi quan trắc thí Giảng viên khoa nghiệm hấp phụ than sinh Tài Nguyên Môi học trƣờng, Trƣờng Đại - Viết báo cáo đánh giá khả học Khoa học - Đại hấp phụ than sinh học Thái Nguyên học TS Kiều Quốc Lập - Lên kế hoạch thiết kế thí Giảng viên khoa nghiệm Tài Nguyên Mơi - Thiết kế bố trí thí nghiệm cột ThS Nguyễn Thu Huyền trƣờng, Trƣờng Đại hấp phụ PTN học Khoa học - Đại - Viết báo cáo tổng hợp Phân học Thái Nguyên tích, đánh giá khả hấp phụ than sinh học - Chuẩn bị nƣớc chứa amoni ThS Nguyễn Thị Tuyết Giảng viên khoa Tài Nguyên Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên cho thí nghiệm - Theo dõi thí nghiệm - Phân tích hàm lƣợng amoni dung dịch hấp phụ thí nghiệm II Đơn vị phối hợp Tên đơn vị Nội dung ngồi nƣớc nghiên cứu Viện Cơng nghệ Môi trƣờng – Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam phối hợp Họ tên ngƣời đại diện Triển khai phân tích thành phần hóa học, cấu trúc PGS.TS Trịnh Văn Tuyên mẫu than sinh học biến tính sản xuất từ lõi ngơ i MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu CHƢƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình ô nhiễm môi trƣờng nƣớc Việt Nam 1.2 Tình hình nƣớc ngầm bị ô nhiễm amoni 1.3 Các phƣơng pháp xử lý amoni nguồn nƣớc ô nhiễm 1.4 Một số kết nghiên cứu hấp phụ amoni nguồn nƣớc ô nhiễm CHƢƠNG ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tƣợng 2.2 Nội dung nghiên cứu 2.3 Phƣơng pháp 2.2.1 Phƣơng pháp chế tạo than sinh học từ lõi ngơ biến tính than sinh học 2.2.2 Phƣơng pháp thực nghiệm 2.2.3 Phƣơng pháp phân tích 2.2.4 Phƣơng pháp tính tốn kết xử lý số liệu CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đánh giá nguồn nguyên liệu hấp phụ amoni từ than sinh học 3.2 Đặc điểm than sinh học từ lõi ngô than sinh học biến tính 3.3 Thí nghiệm hấp phụ tĩnh 3.3.1 Ảnh hƣởng tỉ lệ biến tính than sinh học đến hiệu hấp phụ amoni 3.3.2 Ảnh hƣởng pH đến hiệu hấp phụ amoni than sinh học từ lõi ngô 3.4 Hấp phụ động 3.4.1 Ảnh hƣởng nồng độ amoni đến trình hấp phụ than biến tính 3.4.2 Ảnh hƣởng tốc độ bơm đến hiệu xử lý amoni than biến tính 3.4.3 Ảnh hƣởng chiều cao lớp vật liệu hấp phụ đến hiệu xử lý amoni than hoạt tính biến tính 10 3.5 Động học hấp phụ amoni 11 3.6 So sánh khả hấp phụ than sinh học biến tính 113 ii 3.7 Nghiên cứu điều kiện hoàn nguyên vật liệu hấp phụ 114 KẾT LUẬN 14 iii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Đặc tính hóa học BCC MBCC Bảng 3.2 Ảnh hƣởng nồng độ HNO3 đến khả hấp phụ amoni MBCC1 Bảng 3.3 Ảnh hƣởng tỷ lệ ngâm tẩm BCC HNO3 Bảng 3.4 Ảnh hƣởng thay đổi nồng độ NaOH đến khả hấp phụ MBCC2 Bảng 3.5 Khả hấp phụ amoni than sinh học lõi ngơ biến tính Bảng 3.6 Các phƣơng trình động học Thomas, Yoon - Nelson Bohart-Adam trình hấp phụ amoni MBCC 12 Bảng 3.7 Các tham số mơ hình động học hấp phụ q trình hấp phụ amoni 12 MBCC Bảng 3.8 Độ dài tầng chuyển khối điều kiện khác 13 iv DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 3.1 Phân tích phổ hấp phụ FTIR BCC (đƣờng mày đỏ), MBCC1 (đƣờng màu xanh) MBCC2 (đƣờng màu tím) Hình 3.2 Ảnh SEM của: a) BCC; b) MBCC2 Hình 3.3 Ảnh hƣởng pH đến dung lƣợng hấp phụ amoni MBCC2 với nồng độ amoni ban đầu 10mg/l, 20mg/l, hàm lƣợng MBCC2 5g/250ml Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng nồng độ amoni đến đƣờng cong mơ hình hấp phụ động Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng tốc độ bơm đến đƣờng cong mơ hình hấp phụ động Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng chiều cao lớp vật liệu hấp phụ đến đƣờng cong mơ hình hấp phụ động 10 Hình 3.7 Khả phục hồi MBCC bão hòa sau hấp phụ amoni 14 10 v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BCC Than sinh học lõi ngô BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trƣờng BYT Bộ Y tế Co Nồng độ amoni ban đầu Ct Nồng độ amoni dƣ sau thí nghiệm thời điểm t MBCC Than sinh học biến tính KTH Hệ số tốc độ Thomas KYN Hệ số tốc độ Yoon-Nelson KAB Hệ số tốc độ Bohart-Adam Q Tốc độ dòng chảy qe Dung lƣợng hấp phụ QCQG Quy chuẩn quốc gia QCVN Quy chuẩn Việt Nam R2 Hệ số tƣơng quan TDS Tổng chất rắn hòa tan VSV Vi sinh vật H Chiều cao cột hấp phụ τ Thời gian để hấp phụ 50% chất bị hấp phụ MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lƣợng nƣớc sinh hoạt QCVN 02:2009/BYT, hàm lƣợng amoni nƣớc sinh hoạt đạt chuẩn có hàm lƣợng amoni 3.0 mg/l Trên thực tế, kết phân tích mẫu nƣớc sinh hoạt nhiều nơi vƣợt tiêu cho phép, nhiều nơi cao từ 20 đến 30 lần Mức độ ô nhiễm tăng tác nhân nhiễm bẩn chƣa đƣợc ngăn chặn hiệu Các phƣơng pháp xử lý amoni phổ biến tháp tripping, trao đổi ion, nitrat hóa – khử, kết tủa hóa học, điện hóa Trong năm gần đây, hấp phụ công nghệ đƣợc ƣa chuộng để xử lý amoni nƣớc dễ hoạt động chi phí thấp Việt Nam nƣớc nông nghiệp, hàng năm chất thải nông nghiệp sản xuất ngày tăng Theo báo cáo môi trƣờng Việt Nam năm 2015 Tổng lƣợng chất thải rắn nông thôn 9,7 triệu tấn, chiếm 39,6% tổng lƣợng chất thải rắn Việt Nam Việc tận dụng phế phụ phẩm nơng nghiệp, có lõi ngỗ, để biến thành loại vật liệu có giá trị mang lại lợi ích kinh tế mơi trƣờng hƣớng phù hợp Lõi ngơ đƣợc hoạt hóa làm tăng độ xốp nhiệt độ cao, loại bỏ thành phần dễ phân hủy sinh học, tạo sản phẩm có độ bền học tốt hơn, diện tích bề mặt mao quản hớn phù hợp để hấp phụ chất độc nƣớc thải Vì vậy, nghiên cứu tận dụng phế phụ phẩm nông nghiệp để sản xuất than sinh học biến tính sử dụng để hấp phụ amoni nƣớc bị ô nhiễm đƣợc thực đề tài đề Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu đề tài nghiên cứu xử lý amoni nƣớc ô nhiễm thông qua việc sử dụng than sinh học biến tính sản xuất từ phế phụ phẩm nông nghiệp (trực tiếp từ lõi ngô), nguyên liệu đƣợc lựa chọn phải đáp ứng tiêu chí: sẵn có, thuận lợi cho sản xuất than sinh học biến tính giá rẻ Mục tiêu cụ thể: - Tạo đƣợc than sinh học từ phế phụ phẩm nông nghiệp từ lõi ngô biến tính để tăng cƣờng khả hấp phụ amoni - Nghiên cứu xử lý có hiệu amoni mơi trƣờng nƣớc than sinh học biến tính sản xuất từ lõi ngơ mơ hình cột hấp phụ CHƢƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình ô nhiễm môi trƣờng nƣớc Việt Nam 1.1.1 Tình hình nhiễm nguồn nước mặt 1.1.2 Tình hình nhiễm nước ngầm 1.2 Tình hình nƣớc ngầm bị nhiễm amoni u n n m amoni 1.2.2 Hiện trạng ngu n nước bị ô nhi m amoni Việt Nam 1.2.3 Ản ưởng ô nhi m amoni ngu n nước sức khỏe n ười 1.3 Các phƣơng pháp xử lý amoni nguồn nƣớc ô nhiễm - Phƣơng pháp sinh học bao gồm: Q trình nitrat hóa khử nitrat hóa; Q trình anamox, sharon/annamox - Phƣơng pháp làm thoáng để khử amoni mơi trƣờng pH cao (pH=10,11) - Clo hóa với nồng độ cao điểm đột biến - Phƣơng pháp ozon hóa với xúc tác bromua - Phƣơng pháp trao đổi ion - Phƣơng pháp hấp phụ 1.4 Một số kết nghiên cứu hấp phụ amoni nguồn nƣớc ô nhiễm 1.4.1 Thế giới 1.4.2 Việt Nam CHƢƠNG ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tƣợng - Amoni Dung dịch chứa amoni tự pha từ dung dịch gốc 1,0 g/l NH4+ - N cách hòa tan xác 3,819 g NH4Cl (độ tinh khiết > 99,5%, sấy khô nhiệt độ 105oC giờ) pha loãng đến 1000 ml nƣớc cất Từ đó, điều chỉnh nồng độ đến dải nồng độ cần cho thí nghiệm để thực chế độ làm việc - Vật liệu hấp phụ Than sinh học từ lõi ngơ than sinh học biến tính Lõi ngô đƣợc sử dụng để chế tạo vật liệu hấp phụ Lõi ngô đƣợc thu gom huyện Đà Bắc, tỉnh Hồ Bình Độ ẩm hàm lƣợng tro trung bình lõi ngơ lần lƣợt 15,71% 8,81% 2.2 Nội dung nghiên cứu - Nội dung 1: Tạo vật liệu hấp phụ than sinh học biến tính sản xuất từ lõi ngơ Nghiên cứu đặc tính vật liệu - Nội dung 2: Nghiên cứu khả hấp phụ amoni than sinh học sản xuất từ lõi ngô + Nội dung 2.1: Nghiên cứu ảnh hƣởng tốc độ dòng vào cột chứa than sinh học than sinh học biến tính từ lõi ngơ đến khả hấp phụ amoni + Nội dung 2.2: Nghiên cứu ảnh hƣởng nồng độ amoni đầu cột chứa than sinh học than sinh học biến tính từ lõi ngơ đến hiệu xử lý + Nội dung 2.3: Nghiên cứu ảnh hƣởng chiều cao cột hấp phụ đến hiệu xử lý amoni than sinh học biến tính từ lõi ngơ Kết thu đƣợc phải đánh giá đƣơc dung lƣợng hấp phụ amoni than sinh học biến tính từ lõi ngơ 2.3 Phƣơng pháp 2.2 P ươn p áp chế tạo than sinh học từ lõi ngơ biến tính than sinh học a Phương pháp chế tạo than sinh học từ lõi ngô Than sinh học từ lõi ngô (BBC) đƣợc chế tạo từ trình nhiệt phân lõi ngơ điều kiện khơng khí khơng lƣu thơng theo bƣớc sau: - Bƣớc 1: Lõi ngô đƣợc rửa nƣớc máy ba lần sấy khơ lò 100oC 24h để loại bỏ hoàn toàn độ ẩm - Bƣớc 2: Nghiền nhỏ lõi ngô, dùng rây để thu đƣợc lõi ngơ có kích thƣớc 0,5 mm mm - Bƣớc 3: Nhồi chặt vào cốc sứ có nắp - Bƣớc 4: Nhiệt phân chậm lõi ngơ 400oC 1h lò với tốc độc gia nhiệt 15°C/phút (Nabertherm, model L3/1/B170, Đức) b Phương pháp chế tạo than sinh học biến tính (MBBC) Than sinh học từ lõi ngô đƣợc sử dụng để tiến hành thực khảo sát thí nghiệm biến tính với nồng độ HNO3, NaOH khác nhau, tỷ lệ ngâm tẩm thể tích/khối lƣợng HNO3, NaOH BCC khác nhằm tìm điều kiện biến tính tối ƣu Các thí nghiệm với điều kiện tối ƣu biến tính than sinh học từ lõi ngơ nhƣ sau: BCC đƣợc ngâm HNO3 6M với tỷ lệ BBC/HNO3 1:5 (trọng lƣợng/thể tích) thu đƣợc than biến tính (MBCC1) MBCC1 tiếp tục đƣợc biến tính dịch NaOH 0,3M với tỷ lệ ngâm 20:1 (thể tích/trọng lƣợng) NaOH thu đƣợc than sinh học biến tính (MBCC2) 2.2.2 Phƣơng pháp thực nghiệm a Thí nghiệm hấp phụ tĩnh - Xác định pH tối ƣu: Thay đổi pH từ -11; Cân 0,5g MBCC2 cho vào bình tam giác chứa 250 ml dung dịch amoni (nồng độ ban đầu Co = 10 mg/l, 20 mg/l) lắc máy lắc với tốc độ quay 120 vòng/phút, nhiệt độ phòng (25 ± 1oC) Xác định nồng độ amoni dƣ dung dịch phƣơng pháp so màu UV-VIS (model: UV-752, USA) λ= 640 nm - Xác định điều kiện tối ƣu tỷ lệ biến tính than sinh học: nồng độ HNO3 dùng biến tính 2M, 4M, 6M 8M Tỷ lệ biến tính khối lƣợng BCC/thể tích HNO3 thay đổi 1:1; 1:3; 1:5; 1:7 thay đổi nồng độ NaOH 0,1 M; 0,3M 0,5M a Thí nghiệm hấp phụ động - Thiết kế cột hấp phụ: Cột hấp phụ đƣợc thiết kế thủy tinh có đƣờng kính 1,5 cm chiều cao 50 cm Vật liệu hấp phụ MBCC đƣợc nhồi vào cột Bơm định lƣợng đƣợc sử dụng để bơm dung dịch amoni chạy qua cột hấp phụ Hoạt động cột cố định đƣợc dừng lại nồng độ amoni thải vƣợt giá trị 99% nồng độ amoni ban đầu - Nghiên cứu chế độ thí nghiệm: Ảnh hƣởng nồng độ đầu vào, tốc độ bơm, chiều cao lớp vật liệu hấp phụ (MBCC) c Thí nghiệm hồn ngun vật liệu hấp phụ (MBCC) Hoàn nguyên vật liệu hấp phụ dung dịch NaCl (0,171 M) hỗn hợp NaCl (0,171M) + NaOH (0,05M) với tỷ lệ NaCl/NaOH 5:1 (trọng lƣợng/trọng lƣợng) MBCC hoàn nguyên đƣợc sử dụng đế tái hấp phụ amoni với chế độ hấp phụ tĩnh 0,5 g MBCC/250 ml dung dịch amoni có nồng độ 20 mg/l NH4+ - N 60 phút Chu kỳ hấp phụ đầu tiên, MBCC đƣợc thu hồi việc sử dụng 250 ml NaCl 0,171 M để giải phóng amoni 120 phút Sau đó, MBCC đƣợc rửa nƣớc cất để loại bỏ tất NaCl dƣ đƣợc sấy khơ liên tục 105oC trƣớc thực hấp phụ lần MBCC với amoni Lặp lại trình tƣơng tự cho lần hấp thụ lần thứ ba Quy trình phục hồi MBCC cách sử dụng hỗn hợp NaCl + NaOH đƣợc thực với bƣớc nhƣ mô tả với 250 ml hỗn hợp NaCl NaOH thay cho NaCl P ươn p áp p n tíc Các đặc tính kết cấu (diện tích bề mặt độ xốp) mẫu đƣợc xác định đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ N2 77 K (ASAP-200, Micromeritics) Diện tích bề mặt cụ thể đƣợc tính tốn từ phƣơng trình đẳng nhiệt Brunauer-Emmett-Teller (BET) Ảnh SEM đƣợc ghi lại kính hiển vi điện tử quét S - 4800 (FE-SEM, Hitachi) Các nhóm chức bề mặt mẫu đƣợc nghiên cứu sử dụng máy quang phổ biến đổi hồng ngoại (FTIR, NEXUS 670, Nicolet, USA) Hàm lƣợng amoni đƣợc xác định thông qua phƣơng pháp so mầu thuốc thử nessler máy so màu UV-VIS (model: UV752, USA) λ= 640nm phòng thí nghiệm Khoa Tài ngun Mơi trƣờng, trƣờng Đại học Khoa học, Đại học Thái Nguyên 2.2.4 P ươn p áp tín tốn kết xử lý số liệu Tính tốn lƣợng than sinh học sản xuất từ lõi ngô Với tỷ lệ nguyên liệu thành phẩm 3:1 xác định đƣợc lƣợng than sinh học sản xuất Dựa số liệu thu thập đƣợc từ thực nghiệm đƣợc xử lý thống kê phần mềm Microsoft Excell tính tốn cụ thể để đƣa kết luận xác, hợp lý Các liệu đƣợc tính tốn gồm: Dung lƣợng hấp phụ tĩnh, dung lƣợng hấp phụ động, độ dài tầng chuyển khối Sử dụng mơ hình q trình đánh giá kết quả: Mơ hình Thomas, mơ hình Yoon – Nelson, mơ hình Bohart – Adam CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đánh giá nguồn nguyên liệu hấp phụ amoni từ than sinh học Các chất hữu thải trình trồng trọt chế biến nông sản nhƣ vỏ trấu, vỏ cà phê, vỏ dừa, mụn dừa, vỏ đậu phộng, bã mía, vỏ hạt điều, cao su đến rác thải hữu đô thị loại rác hữu khác đƣợc sử dụng để sản xuất than sinh học Việt Nam nƣớc đứng thứ khu vực Đông Nam Á, giàu tiềm sinh khối từ nơng nghiệp gồm có nguồn sinh khối từ sản phẩm lúa, ngơ, mía, sắn, cà phê,…Theo số liệu năm 2011, năm Việt Nam sản xuất khoảng 42 triệu lúa, 4,6 triệu ngô, 10 triệu sắn, 1,1 triệu cà phê,… Bình quân năm khai thác đƣợc khoảng 50 triệu phế phụ phẩm từ trồng chủ lực Nhƣ thấy nguồn sinh khối từ ngô dồi đứng sau sản xuất lúa sắn 3.2 Đặc điểm than sinh học từ lõi ngô than sinh học biến tính Một số đặc tính hóa học than sinh học lõi ngô than sinh học lõi ngô biến tính (BCC, MBCC1 MBCC2) đƣợc thể bảng 3.2 5 Bản 3.1 Đặc tín óa ọc BCC MBCC Đơn vị BCC MBCC1 MBCC2 - 5,3±0,213 6,9±0,388 4,6±0,179 Nhóm Cacboxylic mmol/g 0,6194±0,0031 1,3682±0,046 0,8715±0,049 Nhóm Lactonic mmol/g 1,479±0,026 2,745±0,135 1,864±0,102 Nhóm axit mmol/g 2,584±0,091 4,298±0,280 3,466±0,192 Thông số Điểm đẳng điện Kết cho thấy số lƣợng nhóm chức cacboxylic lactonic Kết cho thấy số lƣợng nhóm chức cacboxylic lactonic MBCC1 tăng xấp xỉ gấp đôi so với BCC Các nhóm chức có tính axit khác MBCC1 tăng đáng kể so với BCC Điểm đăng điện (pHpzc) vật liệu tăng từ 5,3 BCC lên 6,9 MBCC1 Tƣơng tự, MBCC2 chứa nhiều nhóm cacboxylic, lactonic axit BCC Tuy nhiên, MBCC2 lại nhóm chức so với MBCC1 Các nhóm chức bề mặt BBC, MBCC1 MBCC2 đƣợc thể hình 3.1 thơng qua kết phân tích FTIR Các bƣớc sóng phổ hấp thụ dao động từ 400 đến 4.000 cm-1 Có thể thấy nhóm hấp phụ O - H C = C BCC tồn đỉnh bƣớc sóng 3.433 cm-1 1.620 cm-1 tƣơng ứng Tƣơng tự, nhóm O - H C = C xuất MBCC1 MBCC2 đỉnh bƣớc sóng 3.430 cm-1 1.622 – 1.624 cm-1 tƣơng ứng Ngồi ra, q trình biến tính than sinh học tạo nhóm C = O các đỉnh 1.702 – 1.707 cm-1 MBCC1 MBCC2 Tuy nhiên, cƣờng độ hấp thụ nhóm OH MBCC1 MBCC2 cao so với BCC Cƣờng độ hấp thụ nhóm O-H C=O MBCC2 thấp so với MBCC1 Điều phản ứng nhóm O-H axit cacboxylic NaOH Kết phân tích diện tích bề mặt (BET) cấu trúc MBCC có gia tăng khối lƣợng lỗ rỗng trung bình từ 0,39 m3/g (BCC) lên 0,61 m3/g Ngƣợc lại, diện tích bề mặt SBET giảm đáng kể từ 0,959 m2/g (BCC) xuống 0,051 m2/g (MBCC) Kết phù hợp với ảnh SEM thu đƣợc (hình 3.2 a 3.2b) với hình thái bề mặt BCC có nhiều lỗ rỗng kích thƣớc nhỏ, MBCC2 có nhiều kích thƣớc lỗ rỗng lớn Hìn P n tíc p ổ ấp p ụ FTIR Hình 3.2 Ản SEM a) BCC; b) MBCC2 3.3 Thí nghiệm hấp phụ tĩnh 3.3.1 Ản ưởng tỉ lệ biến tính than sinh học đến hiệu hấp phụ amoni a Ảnh hưởng nồng độ HNO3 biến tính than sinh học lõi ngô đến khả hấp phụ amoni Bảng 3.2 Ản ưởng n n độ HNO3 đến khả năn ấp phụ amoni MBCC1 Co (mg/l) Dung lƣợng hấp phụ (mg/g) MBCC1 (2M) MBCC1 (4M) MBCC1 (6M) MBCC1 (8M) 20 2,28±0,032 3,52±0,166 7,67±0,0528 7,07±0,275 40 3,48±0,229 5,58±0,469 12,05±1,026 11,90±1,069 60 8,70±0,389 11,67±0,822 13,64±1,405 11,94±0,528 Ghi chú: Co: Nồng độ amoni ban đầu; MBCC1: Than sinh học biến tính với thay đổi nồng độ HNO3 Từ bảng 3.2 cho thấy khả hấp phụ MBCC1 đƣợc cải thiện việc sử dụng HNO3 để biến tính nồng độ HNO3 có ảnh hƣởng mạnh đến MBCC1 Nồng độ HNO3 2M 4M không đủ để tạo nhóm chức bề mặt hoạt động cao Tại Co = 60 mg/l, lƣợng NH4+ cao mà MBCC1 hấp phụ đạt 11,67 mg/g Lƣợng NH4+ hấp phụ MBCC1 đạt giá trị cao 13,64 mg/g trƣờng hợp than sinh học lõi ngô đƣợc biến tính HNO3 6M Sự cải thiện đƣợc giải thích tăng nhóm chức hoạt động Chúng bao gồm nhóm cacboxylic, lactonic axit để hấp thụ NH4+ - N Ngƣợc lại, việc tăng nồng độ HNO3 từ 6M lên 8M không cải thiện khả hấp phụ MBCC1 Sự gia tăng chí dẫn đến suy giảm khả hấp phụ tất nồng độ amoni ban đầu Hiện tƣợng đƣợc giải thích nhƣ sau: Khi nồng độ HNO3 q cao, q trình oxy hóa đủ mạnh để phá vỡ phần cấu trúc than sinh học lõi ngô làm giảm hiệu hấp phụ Do đó, nồng độ biến tính HNO 6M đƣợc chọn thí nghiệm b Ảnh hưởng tỷ lệ biến tính BCC HNO3 Bản 3 Ản Co (mg/l) ưởn tỷ lệ n m tẩm ữa BCC HNO3 Dung lƣợng hấp phụ (mg/g) MBCC1 (1:1) MBCC1 (1:3) MBCC1 (1:5) MBCC1 (1:7) 20 2,33±0,066 2,41±0,093 3,04±0,189 2,98±0,075 40 4,92±0,212 5,01±0,346 7,67±0,154 6,00±0,137 60 7,61±0,297 7,74±0,251 12,05±0,774 12,02±0,026 Ghi chú: Co: Nồng độ amoni ban đầu; MBCC1: Than sinh học biến tính với tỷ lệ ngâm tẩm BCC với HNO3 khác Từ bảng 3.3 cho thấy, tăng tỷ lệ biến tính từ 1:1 lên 1:5 (khối lƣợng/thể tích), khả hấp phụ amoni tăng tƣơng ứng tất nồng độ đầu vào đƣợc nghiên cứu Tại tỷ lệ biến tính (tỉ lệ ngâm) 1:5 dung lƣợng hấp phụ đạt giá trị cao Tuy nhiên, giá trị giảm nhẹ tỷ lệ tăng lên 1:7 Nhƣ vậy, tỷ lệ HNO3 6M biến tính 1:5 đƣợc chọn sử dụng thí nghiệm c Ảnh hưởng nồng độ NaOH biến tính than sinh học lõi ngơ Bản Ản ưởn t a đổ n n độ aOH đến k ả năn ấp p ụ MBCC Dung lƣợng hấp phụ (mg/g) Co (mg/l) MBCC2 MBCC2 (NaOH 0,1M) (NaOH 0,3M) MBCC2 (NaOH 0,5M) 10 2,47±0,131 3,04±0,057 3,42±0,252 20 4,93±0,165 7,67±0,428 7,45±0,359 40 8,26±0,361 12,05±0,811 11,86±0,802 Ghi chú: Co: Nồng độ amoni ban đầu; MBCC2: Than sinh học biến tính với tỷ lệ ngâm tẩm MBCC1 với nồng độ NaOH khác Từ bảng 3.4 cho thấy nồng độ NaOH đƣợc thay đổi từ 0,1M đến 0,3M, khả hấp phụ amoni MBCC2 tăng lên Tuy nhiên, khả hấp phụ giảm nhẹ nồng độ NaOH vƣợt 0,3M Nguyên nhân tƣơng tự nhƣ xảy nồng độ HNO3 tăng từ 6M lên 8M Do đó, nồng độ NaOH 0,3M đƣợc chọn nồng độ tối ƣu để biến tính MBCC1 d Khả hấp phụ amoni BCC, MBCC1, MBCC2 Bảng 3.5 Khả năn ấp phụ amoni BCC, MBCC1, MBCC2 Dung lƣợng hấp phụ (mg/g) Co (mg/l) BCC MBCC1 MBCC2 20 2,45±0,084 2,60±0,042 3,52±0,140 40 2,95±0,136 4,00±0,072 5,58±0,361 60 3,50±0,086 8,60±0,611 11,67±0,801 Kết cho thấy than sinh học lõi ngơ có khả hấp phụ amoni Tuy nhiên, dung lƣợng hấp phụ BCC nhỏ (dƣới 3,5 mg/g) khả hấp phụ BCC đƣợc cải thiện biến tính HNO3 NaOH, đặc biệt nƣớc có nồng độ NH4+ cao Dung lƣợng hấp phụ amoni MBCC1 MBCC2 cao so với BCC Điều tăng nhóm chức hoạt động nhóm cacboxylic, lactonic axit than sinh học biến tính nên tăng khả tƣơng tác nhóm chức với NH 4+ dễn đến lƣợng amoni đƣợc hấp phụ bề mặt than sinh học biên tính nhiều Kết cho thấy khả hấp phụ MBCC2 NH4+ - N cao so với MBCC1 Điều đƣợc giải thích thực tế MBCC1 đƣợc ngâm với NaOH, nhóm chức axit bề mặt MBCC1 phản ứng với NaOH để tạo thành RCOONa Các RCOONa MBCC2 giúp tăng phân ly than sinh học biến tính, tăng khả trao đổi amoni MBCC2 (Halim cộng sự, 2013) Dựa phát trên, khả hấp phụ MBCC2 đƣợc cho tốt so với MBCC1 Do thí nghiệm sau tập trung vào đánh giá hiệu suất hấp phụ amoni MBCC2 (đƣợc chế tạo với tỷ lệ biến tính BBC/HNO3 6M (1:5), NaOH 0,3M (1:20) 3.3 Ản ưởn pH đến ệu ấp p ụ amoni bở than s n ọc từ lõ n Hình 3.3 Ản ưởng pH đến dun lượng hấp phụ amoni MBCC2 với n n độ amon ban đầu 10 mg/l, 20 m /l, àm lượng MBCC2 0,5g/250 ml dung dịch Kết thực nghiệm cho thấy khả hấp phụ MBCC2 phụ thuộc nhiều vào pH ban đầu dung dịch amoni (hình 3.3) Dung lƣợng hấp phụ amoni mg/g môi trƣờng axit thấp (pH - 5) Tuy nhiên, dung lƣợng hấp phụ tăng đáng kể pH tăng: - Dung lƣợng hấp phụ cao 3,9 mg/g 7,9 mg/g (tƣơng ứng Co = 10 mg/l Co = 20 mg/l) đạt môi trƣờng pH = Khi pH > 10 dung lƣợng hấp phụ giảm Nguyên nhân đƣợc giải thích ảnh hƣởng pH lên trạng thái tồn ion NH4+ nƣớc trạng thái ion nhóm chức bề mặt MBCC2 Trong dung dịch, tùy thuộc vào độ pH, amoni chủ yếu có dạng NH4+ NH3 Trong mơi trƣờng axit, hầu hết amoni tồn dạng NH4+ (Marón et al., 2006) Sự hấp phụ amoni nƣớc theo chế trao đổi ion Khả hấp phụ thấp pH < cạnh tranh mạnh mẽ ion H+ NH4+ dung dịch Sự giảm ion H+ dung dịch tăng pH từ 5- giúp tăng khả hấp phụ MBCC2 Kết tƣơng tự đƣợc ghi nhận nhà nghiên cứu khác (Zeng cộng sự, 2013) Khả hấp phụ MBCC2 amoni tăng pH > Khi pH > 10, khả hấp phụ vật liệu giảm hầu hết amoni bị chuyển thành NH3 khơng chế trao đổi ion xảy 3.4 Hấp phụ động 3.4.1 Ản ưởng n n độ amoni đến trình hấp phụ than biến tính Hình 3.4 Đ t ị b ểu d n ản ưởn n n độ amon đến đườn t oát tron m ìn ấp p ụ độn (Ct: Nồng độ amoni dư sau thí nghiệm; Co: Nồng độ amoni ban đầu) Kết nghiên cứu cho thấy độ dốc đƣờng cong dốc với thí nghiệm tăng dần nồng độ NH4+ ban đầu Khi nồng độ chất hấp phụ (amoni) tăng thời gian thời gian đạt bão hòa xảy nhanh hơn, cụ thể thời gian thoát bắt đầu xảy sau 480, 360 180 phút tƣơng ứng với nồng độ NH4+ ban đầu 10, 20 40 mg/l thời gian bão hòa tƣơng ứng 1.200, 1.080 960 phút Giá trị Ct/Co đạt 0,862±0,025; 0,904 ± 0,05 0,884 ± 0,07 tƣơng ứng Nguyên nhân điều kiện chiều cao lớp vật liệu hấp phụ tốc độ bơm không đổi, nồng độ chất hấp phụ đầu vào tăng trình khuếch tán vào mao quản MBCC2 tăng tăng gradient nồng độ làm giảm trình chuyển khối dẫn đến thời gian hoạt động cột hấp phụ giảm Sự hấp phụ amoni MBCC2 cột tăng lên nhanh chóng việc chuyển amoni từ pha lỏng sang pha rắn nhanh chênh lệch nồng độ lớn Xu hƣớng tƣơng tự đƣợc ghi nhận nghiên cứu hấp phụ amoni zeolit tự nhiên hấp phụ amoni cột cố định than sinh học 3.4.2 Ản ưởng tốc độ bơm đến hiệu xử lý amoni than biến tính Ảnh hƣởng tốc độ bơm đến khả hấp phụ amoni MBCC đƣợc nghiên cứu với tốc độ bơm: 1, 3, ml/phút, chiều cao cố định MBCC2 80 mm nồng độ amoni ban đầu 10 mg/l Kết khảo sát ảnh hƣởng tốc độ bơm đến khả hấp phụ amoni đƣợc thể hình 3.6 Kết cho thấy tốc độ bơm nhỏ thời gian thời gian bão hòa tăng Giá trị Ct/Co đạt 0,181 ± 0,01; 0,061 ± 0,02; 0,051 ± 0,01 0,328 ± 0,01 tƣơng ứng với tốc độ bơm 1, 3, ml/phút thời gian thoát xảy tƣơng ứng sau 1.320, 480, 240 180 phút Đồng thời, thời gian bão hòa đạt tƣơng ứng 1.740, 1.080, 660 360 phút Khi tốc độ bơm tăng làm tăng tốc độ truyền khối đẫn đến tăng lƣợng chất bị hấp phụ vào vật liệu thể thời gian thời gian bão hòa xảy nhanh Điều có nghĩa thời gian tiếp xúc dung dịch bị hấp phụ vật liệu hấp phụ dài tốc độ chuyển khối thấp Những kết phù hợp với nghiên cứu đƣợc báo cáo Ahmad cộng (2014) nghiên cứu hấp thụ amoni zeolit tự nhiên Widiastuti cộng (2012) nghiên cứu hấp phụ amoni vật liệu tổng hợp zeolit 10 Hình 3.5 Đ t ị b ểu d n ản ưởn tốc độ bơm đến đườn t ốt tron m ìn ấp p ụ độn 3.4.3 Ản ưởng chiều cao lớp vật liệu hấp phụ đến hiệu xử lý amoni than hoạt tính biến tính Kết thể hình 3.6 cho thấy, đƣờng cong mơ tả ảnh hƣởng chiều cao lớp vật liệu hấp phụ MBCC2 (80 mm, 160 mm 240 mm) đến khả hấp phụ amoni với tốc độ bơm không đổi ml/phút nồng độ amoni ban đầu 10 mg/ l Thời gian thời gian bão hòa xảy nhanh tƣơng ứng chiều cao lớp vật liệu hấp phụ thấp Thời gian thoát lần lƣợt 300, 780 2.160 phút tƣơng ứng với chiều cao lớp vật liệu hấp phụ 80, 160 240 mm Thời gian đạt bão hòa giảm từ 3.300 xuống 1080 phút tƣơng ứng với chế độ chiều cao lớp vật liệu hấp phụ giảm từ 240 đến 80 mm giá trị Ct/Co tƣơng ứng đạt 0,751 ± 0,05 0,824 ± 0,02 Khi chiều cao lớp vật liệu hấp phụ tăng nghĩa vùng chuyển khối tăng thời gian tiếp xúc amoni MBCC2 tăng dẫn đến lƣợng chất đƣợc hấp phụ nhiều thời gian thời gian bão hòa xảy chậm Hình 3.6 Đ t ị b ểu d n ản ưởn c ều cao lớp vật l ệu ấp p ụ đến đườn cong t oát tron m ìn ấp p ụ độn 11 3.5 Động học hấp phụ amoni - Mơ hình động học hấp phụ: Kết thể bảng 3.6 3.7 cho thấy, phƣơng trình mơ hình có hệ số tƣơng quan cao (R2 > 0,8) Các tham số ba mơ hình (KTH, qo, KYN, , KAB, No) phụ thuộc vào tốc độ bơm, nồng độ ban đầu amoni chiều cao lớp vật liệu hấp phụ (MBCC2) phù hợp cho trình hấp phụ amoni MBCC2 mơ hình hấp phụ động Theo mơ hình Thomas, giá trị qo R2 tăng tăng tốc độ bơm giảm nồng độ amoni ban đầu tăng Trong đó, giá trị KTH giảm giá trị q0 tăng chiều cao lớp vật liệu hấp phụ tăng Giá trị R2 dao động khoảng từ 0,877 đến 0,987 Kết tính tốn từ mơ hình phù hợp với kết thực nghiệm Theo mơ hình Yoon - Nelson hệ số KYN tăng giá trị  giảm tƣơng ứng tốc độ bơm nồng độ ban đầu tăng Các giá trị R2 dao động từ 0,8784 đến 0,9827 Mơ hình Adam - Bohart đƣợc sử dụng để mô tả liệu thực nghiệm phần đầu đƣờng cong thoát Các giá trị hệ số truyền khối (KAB) giá trị nồng độ chất bị hấp phụ bão hòa (No) đƣợc thể bảng 3.8 Theo mơ hình Adam - Bohart, hệ số KAB giảm nồng độ amoni ban đầu, tốc độ bơm chiều cao lớp vật liệu hấp phụ tăng Hệ số No tăng nồng độ amoni ban đầu, chiều cao lớp vật liệu hấp phụ tăng tốc độ bơm giảm Giá trị R2 dao động từ 0,886 đến 0,988 12 Bảng 3.7 Các p ươn trìn động học Thomas, Yoon - Nelson Bohart - Adam trình hấp phụ amoni Biến số Thomas Yoon - Nelson Bohart - Adam y = -0,0038x + 5,9227 y = 0,003x - 5,4555 y = 0,0058x - 3,7545 y = -0,0071 + 5,783 y = 0,0064x - 5,6949 y = 0,005x - 5,508 10 y = -0,0146x + 6,2514 y = 0,0157x - 6,4737 y = 0,0136x - 6,1839 10 y = -0,0154x + 4,2715 y = 0,0186x - 4,7274 y = 0,0148x - 4,4492 10 16 y = -0,0063x + 11,631 y = 0,0062x - 11,5199 y = 0,0050x - 10,946 10 24 y = -0,0034x + 11,236 y = 0,0034x - 11,236 y = 0,0027x - 10,145 20 y = -0,0058x + 4,1294 y = 0,0051x - 3,922 y = 0,0042x - 3,7694 40 y = -0,0063x + 3,892 y = 0,0058x - 3,7545 y = 0,0047x - 3,6241 Co (mg/l) Q (ml/phút) H (cm) 10 10 Bảng 3.8 Các tham số mô hình động học hấp phụ trình hấp phụ amoni MBCC Biến số Thomas Yoon - Nelson Bohart - Adam R2 KYN (l/phút)  (phút) R2 KAB (l/phút) No (phút) R2 7,79 0,877 0,003 1818 0,8784 0,00027 22,46 0,894 0,00071 12,22 0,986 0,006 890 0,9739 0,00056 33,44 0,968 0,00146 12,85 0,991 0,016 412 0,9827 0,00116 36,22 0,988 0,00154 12,48 0,939 0,019 273 0,9207 0,00148 38,66 0,886 10 16 0,00063 13,85 0,981 0,006 1076 0,9625 0,00050 148,74 0,950 10 24 0,00034 16,52 0,903 0,003 1382 0,9568 0,00027 382,92 0,937 20 0,00028 21,36 0,974 0,005 769 0,9508 0,00015 127,12 0,982 40 0,00016 37,07 0,987 0,006 647 0,9635 0,00012 104,78 0,978 Co (mg/l) Q (ml/phút) H (cm) 10 10 10 10 KTH qo (l/mg,l) (mg/l) 0,00038 13 - Độ dài tầng chuyển khối: Bảng 3.8 Độ dài tầng chuyển khối tạ đ ều kiện khác V H m Co q L (ml/phút) (cm) (g) (mg/l) (mg/g) (cm) 10 7,32 2,58 67,74 10 12,83 4,28 46,55 10 12,57 4,53 43,33 10 12,08 4,8 40,00 10 12,83 4,28 46,55 20 20,85 5,12 36,00 40 33,42 5,21 34,84 10 12,83 4,28 46,55 16 10 13,87 7,56 52,78 24 10 15,97 5,27 78,05 η (%) Kết xác định độ dài tầng chuyển khối (L) hiệu suất sử dụng cột hấp phụ (η) đƣợc trình bày bảng 3.8 cho thấy, giá trị η tỷ lệ nghịch với nồng độ amoni ban đầu, tốc độ bơm có nghĩa giá trị η lớn nồng độ amoni ban đầu, tốc độ bơm nhỏ ngƣợc lại tỷ lệ thuận với chiều cao lớp vật liệu hấp phụ Với nồng độ amoni ban đầu thấp, tốc độ bơm thấp, chiều cao lớp vật liệu hấp phụ lớn L η cao Ở nồng độ Co = 10 mg/l, tốc độ bơm V = ml/phút, chiều cao lớp vật liệu hấp phụ H = 24 cm L, η đạt giá trị cao tƣơng ứng 5,27 cm 78,05% Ngƣợc lại, với nồng độ amoni ban đầu cao, tốc độ bơm lớn, chiều cao lớp vật liệu hấp phụ thấp dung lƣợng hấp phụ qe lớn Dung lƣợng hấp phụ (qe) đạt giá trị cao 33,42 mg/g nồng độ Co = 40 mg/l, tốc độ bơm V = ml/phút, chiều cao lớp vật liệu hấp phụ H = cm 3.6 So sánh khả hấp phụ than sinh học biến tính Để đánh giá khả hấp phụ MBCC, đề tài so sánh dung lƣợng hấp phụ amoni than sinh học biến tính với số chất hấp phụ khác Kết so sánh cho thấy dung lƣợng hấp phụ MBCC cao số nghiên cứu Khả hấp phụ tối đa MBCC 15,97 (tƣơng ứng hiệu suất hấp phụ cột đạt 78,05%) Trong khả hấp phụ nhiều chất hấp phụ khác nhƣ than sinh học làm từ hạt bơ, mùn cƣa, vỏ dừa, rơm rạ thấp hơn, ngoại trừ có chất hấp phụ làm từ gỗ sồi rác thải đô thị [54] than sinh học lõi ngơ biến tính H3PO4 + NaOH [20] Khả MBCC khiến chúng trở thành chất hấp phụ tiềm đƣợc sử dụng làm chất hấp phụ chi phí thấp 14 3.7 Nghiên cứu điều kiện hồn ngun vật liệu hấp phụ Hình 3.7 K ả năn p ục MBCC bão òa sau k ấp p ụ amon Sau hấp phụ amoni, MBCC2 bão hòa, cần phải tiến hành nghiên cứu hoàn nguyên để tăng cƣờng khả tái sử dụng vật liệu Dung dịch NaCl hỗn hợp NaCl NaOH đƣợc sử dụng để hoàn nguyên MBCC2 Hiệu hồn ngun MBCC2 đƣợc đánh giá thơng qua thí nghiệm để đánh giá khả hấp phụ amoni MBCC2 sau hoàn nguyên Các kết thể hình 3.7 Kết cho thấy sử dụng dung dịch NaCl loại bỏ amoni từ MBCC2 bão hòa nhiên hiệu hồn ngun MBCC2 giảm tăng số lần hoàn nguyên Dung lƣợng hấp phụ amoni MBCC2 hoàn nguyên 6,3; 5,53; 4,33 3,04 mg/g tƣơng ứng với chu kỳ 1, 2, lần hoàn nguyên So với hồn ngun MBCC2 bão hòa NaCl, hỗn hợp NaOH NaCl cho hiệu cao Nguyên nhân giá trị pH hỗn hợp dung dịch NaOH NaCl cao dung dịch NaCl Độ kiềm mạnh hỗn hợp NaOH NaCl làm tăng khả chuyển hóa dung dịch amoni thành khí NH3 thải vào khí Sự bay NH3 pH cao đƣợc xác nhận nhiều nghiên cứu trƣớc KẾT LUẬN - Than sinh học biến tính từ lõi ngô (MBCC2) đƣợc chế tạo cách nhiệt phân chậm lõi ngô 400oC 1h lò với tốc độc gia nhiệt 15°C/phút, biến tính HNO3 6M với tỷ lệ 1:5 (trọng lƣợng/thể tích) NaOH 0,3M với tỷ lệ 20:1 (thể tích/trọng lƣợng) vòng 24h nhiệt độ phòng (25oC ± 1oC) - Về đặc điểm hóa học MBCC2 có chứa nhiều nhóm chức axit BCC ban đầu Kết phân tích FTIR, BET, SEM cho thấy xuất nhóm chức O - H C = C MBCC2 bƣớc sóng phổ hấp phụ 1.622 – 1.624 cm-1; Có gia tăng khối lƣợng lỗ rỗng trung bình từ 0,39 m3/g (BCC) lên 0,61 m3/g (MBCC2) Ngƣợc lại, diện tích bề mặt SBET giảm đáng kể từ 0,959 m2/g (BCC) xuống 0,051 m2/g (MBCC2) Ảnh SEM cho thấy với hình thái bề mặt MBCC2 có nhiều kích thƣớc lỗ rỗng lớn - Thí nghiệm tĩnh điều kiện tối ƣu pH cho trình hấp phụ amoni Dung lƣợng hấp phụ cao (3,9 mg/g, 7,9 mg/g) đạt đƣợc môi trƣờng pH =9 (tƣơng ứng Co = 10 mg/l Co = 20 mg/l) 15 - Quá trình hấp phụ amoni của MBCC2 mơ hình động bị ảnh hƣởng nồng độ amoni đầu vào, chiều cao cột tốc độ bơm Quá trình hấp phụ đƣợc đánh giá qua đƣờng cong thoát tỉ số Ct/C0 cho thấy nồng độ đầu vào Co = 10 mg/l thời gian hấp phụ đạt 20 h Tốc độ bơm 3ml/phút thời gian hấp phụ đạt 18 h (1.080 phút) Chiều cao lớp vật liệu hấp phụ (MBCC2) cm tƣơng ứng lƣợng than g thời gian hấp phụ đạt 55h (3.300 phút) - Hiệu suất sử dụng cột hấp phụ tăng nồng độ amoni ban đầu tốc độ bơm nhỏ; chiều dài cột hấp phụ lớn, Hiệu suất sử dụng cột hấp phụ lớn điều kiện tối ƣu nồng độ Co = 10 mg/l, tốc độ bơm V = ml/phút, chiều cao lớp vật liệu hấp phụ 24 cm (tƣơng ứng g than) 78,05% Kết hấp phụ tn theo mơ hình động học hấp phụ (Thomas, Yoon – NelSon Bohart – Adam) với hệ số tƣơng quan cao (R2 > 0,8) Kết tính tốn từ mơ hình phù hợp với kết thực nghiệm - Vật liệu hấp phụ hoàn nguyên để tái sử dụng với việc sử dụng NaCl hỗn hợp NaCl + NaOH Khi sử dụng NaCl hiệu hồn ngun MBCC2 giảm tƣơng ứng tăng số lần hấp phụ Trong đó, hỗn hợp sử dụng NaOH NaCl cho hiệu cao  ... Tạo đƣợc than sinh học từ phế phụ phẩm nông nghiệp từ lõi ngơ biến tính để tăng cƣờng khả hấp phụ amoni - Nghiên cứu xử lý có hiệu amoni môi trƣờng nƣớc than sinh học biến tính sản xuất từ lõi... phụ amoni than sinh học biến tính từ lõi ngơ 2.3 Phƣơng pháp 2.2 P ươn p áp chế tạo than sinh học từ lõi ngơ biến tính than sinh học a Phương pháp chế tạo than sinh học từ lõi ngô Than sinh học. .. nghiên cứu - Nội dung 1: Tạo vật liệu hấp phụ than sinh học biến tính sản xuất từ lõi ngơ Nghiên cứu đặc tính vật liệu - Nội dung 2: Nghiên cứu khả hấp phụ amoni than sinh học sản xuất từ lõi ngô